道路车辆可再利用率_可回收利用率的计算方法与系统研究_高振刚

1、第33卷第11期 2010年11月合肥工业大学学报(自然科学版JO U RN AL O F H EFEI U N IV ERSIT Y OF T ECH N OL O GY收稿日期:2009-12-15基金项目:合肥工业大学校企合作资助项目(102433116作者简介:高振刚(1985-,男,内蒙古鄂尔多斯人,合肥工业大学硕士生;朱家诚(1959-,男,安徽合肥人,博士,合肥工业大学教授,硕士生导师.道路车辆可再利用率、可回收利用率的计算方法与系统研究高振刚, 朱家诚, 李志超(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥 230009摘 要:提高汽车产品的可再利用率及可回收利用率是节约资源、保护

2、环境的有效手段。文章分析了欧盟及国内标准中道路车辆可再利用率、可回收利用率的计算方法,依据计算方法建立了可再利用率、可回收利用率计算系统框架模型,详细说明了系统流程及系统数据采集和处理流程,并通过实例验证了系统的可行性。关键词:可再利用率;可回收利用率;道路车辆中图分类号:X734.2;T P302 1 文献标志码:A 文章编号:1003-5060(201011-1627-04Study of calculation method and system of recyclabilityand recoverability rates of vehiclesGAO Zhen -gang, ZH

3、U Jia -cheng, LI Zh-i chao(S chool of M achin ery and Automobile Engineering,H efei University of Techn ology,H efei 230009,ChinaAbstract:Im pr oving r ecyclability and recoverability rates of automo tiv e products is an effective m eas -ure to econo mize resour ces and pr otect env ir onm ent.T he

4、Eur opean and domestic standards for thecalculation metho d o f r ecyclability and reco ver ability rates are analyzed in this paper,and based on it,a fram e mo del for the calculation system of recyclability and r ecoverability rates is established.T hen the w o rkflow and the pro cedure of the dat

5、a co llectio n and processing of the system ar e ex plained.The feasibility of the sy stem is validated by exam ples.Key words:recyclability rate;recoverability rate;ro ad vehicle0 引 言2006年2月6日,参照欧盟的2000/53/EC 指令1,国家发展和改革委员会、科学技术委员会和国家环保总局联合颁布了 汽车产品回收利用技术政策 ,推动了我国汽车产品的设计、制造和报废、回收再利用等各项工作。针对M 类和N 类汽车

6、材料的可再利用性、可回收利用性,明确提出3个阶段目标: 2010年起,所有国产及进口的M 2类和M 3类、N2类和N3类车辆的可回收利用率要达到85%左右,其中材料的再利用率不低于80%;所有国产及进口的M 1类和N1类车辆的可回收利用率要达到80%,其中材料的再利用率不低于75%; 2012年起,所有国产及进口汽车的可回收利用率要达到90%左右,其中材料的再利用率不低于80%; 2017年起,所有国产及进口汽车的可回收利用率要达到95%左右,其中材料的再利用率不低于85%2。本文依据国家标准规定的方法3,分析了道路车辆可再利用率、可回收利用率的计算方法,建立了可再利用率、可回收利用率计算系统

7、框架模型,并开发了应用系统,对整车厂建立企业自身的计算系统具有一定的指导意义。1 可再利用率、可回收利用率计算方法文献3规定了用于计算新生产的道路车辆的可再利用率和可回收利用率的方法,并用占车辆质量的百分比(质量百分数表示。可再利用率是指新车中零部件和/或材料能被再利用或再使用的部分占车辆质量的百分比;可回收利用率是指新车中零部件和/或材料能被回收利用或再使用的部分占车辆质量的百分比3,4。对可再利用率和可回收利用率的计算,在新车投放市场前由车辆制造商完成,具体计算分为预处理阶段、拆解阶段、金属分离阶段及非金属残余物处理阶段。各部分的质量m P 、m D 、m M 由前3个阶段分别决定,m T

8、r 和m Te 则由最后一个阶段决定。各阶段的质量定义5如下:(1预处理m P 表示所有液体、电池、油液、机油滤清器、液化石油气、压缩天然气、轮胎、催化转化器的总质量。(2拆解m D 表示整车厂认为具有可拆解性和可回收利用性的零部件总质量,其可拆解性因素包括可接近性、紧固技术、已获验证的拆解技术、零部件材料成分及已获验证的再利用技术。(3金属分离m M 表示前2个阶段未考虑的金属总质量。(4非金属残余物m Tr 与m Te 。m Tr 表示根据已获验证的再利用技术被认为是可再利用的非金属残余物的总质量。例如,聚合物、橡胶和其它经过改良的有机天然材料可以通过这些技术进行回收利用。m Te 表示确

9、定了m P 、m D 、m M 和m Tr 后,可以用于能量回收的剩余物的总质量。各阶段质量确定之后,可再利用率R cyc 和可回收利用率R cov 的计算公式3,4为:R cyc =m P +m D +m M +m T r m V100,R cov=m P +m D +m M +m Tr +m Te m V100,其中,m V 为整车质量。2 系统框架模型的建立为实现道路车辆的可再利用率及可回收利用 率的计算,需由供应商填报零部件材料数据的外网系统和由企业内部进行数据处理的内网系统共同支撑完成。2 1 系统总体框架可再利用率、可回收利用率的计算系统基于企业外网系统及企业内网系统,系统的总体框

10、架如图1所示,外网系统根据企业自身情况,可选择IM DS(国际材料数据系统或CAMDS(中国汽车材料数据系统。内网系统由企业自行开发,可以包含企业的PDM 系统及企业自身的材料数据管理系统,可再利用率、可回收利用率的计算系统可以作为企业内部材料数据管理系统的一个子系统,也可以作为一个单独的企业内部系统。外网系统可通过接口程序为内网系统提供数据,也可将外网数据导出后重新导入内网系统。图1 系统总体框架2 2 外网系统功能外网系统通过注册功能收集各级供应商及整车厂基本信息并管理这些基本信息,各级供应商依照外网系统的基本准则创建M DS 表单并发送给上级供应商或整车厂,上级供应商或整车厂可接收、查看

11、、批准和拒绝M DS 表单。除此之外,外网系统还提供了分析、跟踪M DS 等功能6,7。2 3 内网系统各模块功能(1基础数据管理模块。主要用于系统基础数据的维护(增加、删除、修改,系统基础数据包括零部件信息表、供应商信息表等。(2BOM 数据管理模块。主要用于维护BOM 树结构及维护BOM 各层次零部件的基本信息。(3材料数据管理模块。维护由外网IM DS 或CAM DS 导入至系统的数据,主要为零部件MDS 表单。(4分析、计算模块。检查选定车型的BOM 所需数据是否完备及计算选定车型的可再利用率、可回收利用率。(5辅助信息管理模块。管理企业相关文档1628合肥工业大学学报(自然科学版第3

12、3卷及用户对系统的信息反馈。(6系统管理模块。管理系统日志、系统用户及用户角色与权限。3 系统流程及数据的采集与处理流程(1系统流程。图2所示为可再利用率、可回收利用率计算系统流程8,系统经过4个步骤完成对可再利用率、可回收利用率的计算。首先,上传整车BOM 树结构至系统完成新车型注册;其次,将供应商填报的零部件M DS 表单、自制零部件材料信息及所有液体信息等数据处理后导入系统;然后,设计人员按照ISO 22628所规定的方法将零部件的质量分为预处理阶段、拆解阶段、金属分离阶段及非金属残余物处理阶段并确定各阶段的质量;最后,系统检查BOM 树结构所需零部件材料、质量等信息是否完备,如不完备,

13、则提示某零部件数据信息不正确,要求修正数据,直至BOM 树结构所需的所有零部件材料、质量数据信息均正确后,才可进行可再利用率、可 回收利用率的计算。图2 可再利用率、可回收利用率计算系统流程(2系统数据采集与数据处理流程。图3所示为系统数据采集与数据处理流程图,系统管理员上传整车BOM 及供应商的相关信息至系统后,系统自动生成供应商需填报的零部件M DS 表单后发送给供应商。图3 数据采集与处理流程供应商通过IMDS 或CAMDS 填报零部件MDS 表单并发送给整车厂,设计人员查看零部件表单是否合格。如合格则批准该零部件表单并导出,如不合格则要求供应商重新填报,至所有表单被导出后设计人员将MD

14、S 表单上传至系统。设计人员划分零部件在拆解过程中所处的阶段并确定各阶段的质量,由于系统设定零部件件号是零部件的唯一标识,当零部件的材料、质量等信息均未发生变化时,该零部件在拆解过程中各阶段的质量也不变,在进行多款车型的计算时,大大减轻了设计人员的填报工作量。计算前需检查BOM 所需的数据是否完备以保证计算结果的准确性,系统检查BOM 所需的零部件质量是否为按国家标准3进行材料分类的7种材料(金属、聚合物(不包括橡胶、橡胶、玻璃、液体、经过改良的有机天然材料、其它质量总和,并检查零部件质量是否为不可回收再利用的质量与按标准进行可再利用率、可回收利用率计算的4个阶段的质量总和。如不相等,则生成对

15、应零部件的表单,要求设计人员进行数据修正,至BOM 树结构所需的所有零部件数据均满足上述要求时,才可进行可再利用率、可回收利用率的计算。4 系统应用实例本文参照上述系统框架模型,开发了可再利用率、可回收利用率计算系统,并作为某汽车企业1629第11期高振刚,等:道路车辆可再利用率、可回收利用率的计算方法与系统研究开发的汽车材料数据管理系统。图4所示为与企业的PDM 系统建立接口后上传至系统的BOM 结构图,用户通过此界面可浏览整车BOM 树结构、查看零部件信息或修改零部件信息。设计人员在选择某款车型计算可再利用率、可回收利用率前,首先由系统检查该款车型的BOM 所需数据是否完备,如系统输出误差

16、清单,设计人员根据误差清单重新修正数据,直至BOM 所需零部件数据均正确后,再进行可再利用率、可 回收利用率的计算。图4 BOM 结构图计算后输出的表单如图5所示,表单内容涵盖了文献3中附录A 数据表需填报的项。图5 计算表单5 结束语本文开发的应用系统通过2款车型的数据测试,能准确地计算车辆的可再利用率和可回收利用率,为整车厂应对国内外相关法规、提高企业自身产品的可再利用性、可回收利用性提供了依据。在实践过程中,为计算道路车辆的可再利用率及可回收利用率,应重点解决下列问题:(1产品BOM 一致性。对于各阶段的定型产品,系统内的BOM 、生成供应商需填报材料数据的BOM 及设计人员填报可回收性

17、数据的BOM 应确保一致。(2数据的自动匹配。企业应建立严格的零部件编码规则,确保外网系统数据与内网系统数据的匹配及内网系统与其它企业内部系统中的数据匹配。(3数据的完备性。检查系统的材料数据及可回收数据是否完备,确保计算结果的准确性。参 考 文 献1 E uropean Parliamen t an d the Council of the Eu ropean u -nion.Directive 2000/53/EC of the E uropean Parliament and the Cou ncil of 18S eptem ber 2000on End -Life -Vehicles

18、 S .2 国家环保总局.汽车产品回收利用技术政策E B/OL .3 GB/T 19515-2004,道路车辆可再利用性和可回收利用性计算方法S.4 International Organ ization for Stan dardization.Road Veh-icle-Recy clability and Recoverability -Calculation M ethod S .5 Kim Y J,Jaehw an K,J in K.Study of th e calculation methodon recyclability and recoverability rates of vehicles J .J ournal of the Kor ean Society